Entri hidrolik spillway dan keluar dari kecepatan dan profil kecepatan

Saya bekerja pada aliran air laut hidrolik melalui siphon spillway. Tugas saya adalah menentukan di lokasi mana di depan spillway kecepatan aliran dan profil kapan

Aliran memasuki spillway
Aliran keluar dari spillway

Lihat terlampir gambar masalah.

Sekarang rumus dasar untuk menghitung aliran melalui siphon adalah

Δ H = ξ \frac{v^{2}}{2 g}

$\Delta H = \xi \frac{v^2}{2g}$ mana:

$\Delta H$ = kepala tekanan

$\xi$ = total kerugian gesekan

v = kecepatan aliran

g = percepatan gravitasi

Pertanyaannya adalah: apa profil aliran dan kecepatan di lokasi di depan spillway (lihat gambar) untuk head tekanan, geometri, dan faktor kehilangan gesekan yang diberikan?

Harap dicatat bahwa saya tidak mencari analisis CFD yang lengkap pada tahap ini.

Setiap bantuan tentang cara mengatasi masalah ini sangat kami hargai.

fluid-mechanics hydraulics

— Ruudc
sumber

ξ

$\xi$ kemungkinan akan sangat bervariasi dengan kecepatan.

— Rick

Apakah Anda bisa lebih spesifik? adalah kombinasi dari kerugian gesekan dan inersia. Menurut Anda di mana kontribusi terbesarnya?

ξ

$\xi$

— Ruudc

Pada kecepatan rendah (perbedaan head kecil) itu mungkin sebagian besar kehilangan viskos, pada kecepatan lebih tinggi kerugian inersia mungkin akan mendominasi. Apakah Anda mencoba memodelkan ini sebagai masalah 2D? Jika tidak, berapa lebarnya?

— Rick

Ya, itu masuk akal. Saya mencoba menyelesaikannya dalam 3D dengan lebar 3,2 meter. Saat ini saya tahu bahwa kerugian inersia gabungan adalah = 1,62 dan kerugian gesekan adalah = 0,38. Meskipun saya masih tidak yakin bagaimana menentukan besarnya kecepatan dan profil di wilayah yang saya sebutkan. Perbedaan kepala antara 0,5 dan 1,5 meter.

ξ

$\xi$

ξ

$\xi$

— Ruudc

Bagaimana Anda mendapatkan nilai-nilai itu untuk ? Aliran masuk kemungkinan hanya akan menyatu pada lubang masuk yang cukup seragam dengan sedikit kehilangan viskos. Di outlet, aliran kemungkinan akan berlanjut sepanjang jalurnya secara bertahap menyebar dengan zona resirkulasi di kedua sisi dan atas. Menghitung zona ini akan membutuhkan CFD, meskipun beberapa teknik perkiraan mungkin ada. Mengapa Anda memerlukan profil aliran? Jika Anda hanya mencoba menghitung kerugian, Anda mungkin bisa mengasumsikan tidak ada pemulihan tekanan di outlet, dan tidak ada kerugian di inlet.

ξ

$\xi$

— Rick

Jawaban:

Kasing keluar dapat dianggap dengan asumsi jet terbatas di satu sisi. Itu harus memberikan solusi analitis yang masuk akal untuk sisi lautan.

Kasir inflow lebih rumit, tetapi Anda harus dapat menemukan beberapa penelitian tentang bidang aliran hulu dari lubang. Tempat tidur membatasi aliran masuk, jadi itu adalah kasus unik. Coba cari studi tentang asupan lubang dengan tempat tidur / lantai membatasi aliran masuk. Saya akan berpikir bidang aliran yang diterbitkan seseorang untuk kasus itu.

— pohon4me
sumber

Sebagai penyederhanaan saya akan menganggap bahwa aliran yang menuju pipa sebagian besar mengalir seragam ke arah pipa dari segala arah, yang berarti bahwa kecepatan aliran akan turun dengan cepat dan akan ada sedikit kehilangan energi yang terkait dengannya.

Sebaliknya, saya akan berasumsi bahwa air yang keluar dari pipa akan cukup lurus dengan kecepatan yang sama, energi kinetik dalam aliran kemudian akan dihamburkan melalui efek kental dan turbulen.

Tentu saja profil aliran ini akan dipengaruhi oleh benda apa pun (seperti turbin) yang ditempatkan di jalan, dan pada kecepatan aliran rendah, jet akan berdifusi pada jarak yang jauh lebih pendek.

Jika Anda mencari analisis yang lebih akurat saya pikir Anda perlu melihat dinamika jet, atau hanya menggunakan simulasi, meskipun simulasi jet peka terhadap pilihan model turbulen jadi pastikan untuk memvalidasi model Anda.

— Rick
sumber